<< Молекулярная биология

Лактозный оперон (строение и экспрессия)

Описание (перевод).

Примером индуцируемых генов (или генов с регулируемой транскрипцией) является Lac-оперон E. coli. Гены Lac-оперона ответственны за расщепление лактозы на моносахара, используемые в процессе клеточного метаболизма.

Данная индуцируемая система включает: бактериальную ДНК, репрессор, мРНК, а также молекулу лактозы. В этой анимации показаны только два из трех белков, кодируемых Lac-опероном: ß-галактозидаза и пермеаза.

Экспрессия генов может быть индуцирована появлением в клетке специфической молекулы-индуктора.

В индуцируемой системе молекула репрессора препятствует экспрессии генов путем связывания с контролирующим регионом.

Лактоза является индуктором Lac-оперона. Лактоза пассивно проникает в клетку E. coli и связывается с молекулой репрессора. Это связывание освобождает репрессор из контролирующего региона.

После этого РНК полимераза может начать транскрипцию оперона. Здесь показаны два из трех генов Lac-оперона, транскрибируемых в мРНК.

Затем рибосомы прикрепляются к мРНК и происходит трансляция белков.

Первый из белков – это фермент ß-галактозидаза, которая расщепляет лактозу на два простых сахара.

Второй белок – мембраносвязанная пермеаза.

После внедрения в клеточную мембрану, пермеаза создает прямой путь для проникновения лактозы в клетку. Этот путь более эффективный, чем рассмотренный ранее пассивный транспорт. Поскольку трансляция продолжается, вновь синтезированные пермеазы также внедряются в мембрану.

ß-галактозидаза расщепляет лактозу на простые сахара – глюкозу и галактозу. Когда концентрация лактозы значительно уменьшается, ее связь с репрессором распадается.

Репрессор снова связывается с контролирующим регионом и экспрессия генов Lac-оперона прекращается.

Рассмотренное здесь взаимодействие репрессора и индуктора, которое влияет на экспрессию генов,  характерно для всех индуцируемых систем, таких как Lac-оперон.